Fred Hutch癌症中心的三个研究小组最近获得了美国国立卫生研究院的著名R01资助。这些数百万美元的资助提供长达五年的支持，用于开展具有明确成果和高度公共卫生效益潜力的大型多年研究。
这批资助突显了Fred Hutch疫苗与传染病部门（VIDD）的生物统计学实力。这些科学家均获得了国家过敏与传染病研究所的R01资助，他们将运用生物统计学方法探索各种问题，包括影响长期携带HIV的细胞储存库的因素、暴露前预防如何影响抗体清除率及其对疫苗效力的意义，以及如何利用疫苗的免疫原性来估计其有效性。
生物统计学家黄云达博士和免疫学家Maria Lemos博士将研究口服每日暴露前预防（PrEP）药物是否影响人体处理抗体的方式。这项工作可为针对HIV的保护性抗体以及其他各种疫苗在服用口服PrEP人群中的剂量和计划提供信息。
生物统计学家Bo Zhang博士正在开发生物统计方法，使科学家能够将疫苗的免疫原性（即刺激免疫反应的能力）转化为对其有效性的具体估计。第二种方法将利用非目标终点来更好地估计疫苗效力随时间的变化，即使是在非随机试验中。
细胞免疫疗法专家Karsten Eichholz博士专注于开发新型免疫学方法，以尝试治愈HIV感染。他说，他在获得美国国立卫生研究院的K01职业发展奖仅几年后，第一次尝试就获得了R01资助，感到非常兴奋。
“竞争非常激烈，我们更习惯在提交提案进行评审后听到‘不’而不是‘是’，”他说。
PrEP如何影响抗体药代动力学
口服PrEP是全球使用最广泛的HIV预防药物：到2024年，已有近800万人开始使用该方案。黄云达表示，尽管出现了新的长效版本，但口服每日PrEP仍然是全球最容易获得的版本，因此这一数字只会增长。黄云达是VIDD生物统计学、生物信息学和流行病学项目（BBE）以及Fred Hutch公共卫生科学部门（PHS）的副教授。
黄云达和Lemos对口服PrEP如何影响抗体水平的最新研究源于对参与临床试验的男性的观察，这些试验测试了长效抗HIV单克隆抗体混合物是否能预防HIV感染。在测量抗体的药代动力学（即抗体在体内的水平变化）时，研究人员发现，在服用PrEP的美国男性中，输注的单克隆抗体水平衰减速度快了14%。
“我们最初的兴趣是想看看服用PrEP的人和不服用PrEP的人之间是否存在任何差异，”Lemos说，她是VIDD的McElrath实验室的免疫学家和科学家。HIV疫苗目前尚处于实验阶段，但许多潜在参与者正在服用PrEP。
“一些服用PrEP的人可能对接种HIV疫苗感兴趣，”Lemos说。“因为疫苗免疫需要时间才能建立，他们可能会在服用PrEP期间接种疫苗。所以我们需要了解抗体如何受到PrEP的影响。”
研究团队发现，更快的抗体衰减与肠道通透性增加有关。新的R01将支持将这些研究扩展到不同人群：这次是面临HIV风险的南非女性。研究人员还将研究口服每日PrEP是否影响疫苗诱导抗体（除了被动接受的抗体）的清除。
如果黄云达、Lemos及其团队在女性中发现类似结果，这些见解可能为单克隆抗体剂量或疫苗计划提供信息。黄云达表示，这些发现还可能对HIV之外的其他疾病有影响。除了研究口服PrEP是否影响女性身体清除输注的抗HIV单克隆抗体外，该团队还将研究PrEP是否影响针对其他疾病（如关节炎）的单克隆抗体以及自然形成的抗体（此处针对HIV和乙肝疫苗）的清除。
研究人员表示，这项工作还可以帮助服用口服PrEP的人为自己做出最佳的风险管理决策。
“口服每日PrEP仍然是希望预防HIV的人的标准护理，我们想确保他们能够就药物是否适用于自己做出最佳决定，”Lemos说。
科学家们还希望开始揭示PrEP引起抗体水平变化的机制，并评估哪些抗体最有可能有效对抗HIV。抗体的有效性部分取决于它是否到达正确的组织；在HIV的情况下，抗体必须到达黏膜组织才能阻止感染。该团队可以获取试验参与者捐赠的黏膜组织样本，这些样本很少被研究，因此将其纳入药代动力学模型非常新颖，Lemos说。
该团队计划开发先进的模型，根据血液中不同抗体的水平预测黏膜中的抗体水平。这样的模型将帮助研究人员选择最有效的HIV预防抗体。
黄云达表示，该项目的这一部分得益于与HIV疫苗试验网络（HVTN）的密切合作，该网络系统性地收集并保存了这些标本。
“这是一个很好的例子，说明临床试验网络进行了研究，收集了数据和标本，并向研究社区开放，以回答相关但并非最初计划的问题，”黄云达说。“建立这种联系需要一点创造力，但它是一个极好的资源。”
使用CAR T细胞研究HIV储存库
治愈HIV的一个主要障碍是该病毒的储存库，即潜伏着能产生新病毒的病毒DNA的免疫细胞。许多携带HIV DNA的细胞表达一种称为PD-1的分子。这些细胞包括T滤泡辅助细胞，一种在感染期间支持产生抗体的细胞的免疫细胞。它们的名字来源于其功能（帮助）和它们在淋巴结中停留的区域，即滤泡。
T滤泡辅助细胞是正常免疫反应中的关键角色，它们容易感染HIV，因为它们表达病毒用来进入靶细胞的分子之一CD4。如果不清除T滤泡辅助细胞，HIV储存库就无法减少或消除。
“这些细胞对免疫系统来说尤其难以攻击，因为该区域是‘免疫豁免区’，”Eichholz说，他是VIDD的Corey实验室的科学家。“这意味着许多免疫细胞，包括可以杀死HIV感染细胞的细胞毒性T细胞，通常不会去那里。”
免疫监督的缺乏使得HIV可以隐藏在T滤泡辅助细胞中，这些细胞特别聚集在生发中心，在感染期间这些辅助细胞帮助产生抗体。
这项工作源于之前的一个项目，Eichholz和他的合作者使用CAR T细胞（一种细胞免疫疗法）在HIV感染的临床前模型中清除T滤泡辅助细胞。这些CAR T细胞识别一种称为PD-1的分子，T滤泡辅助细胞高水平表达该分子。
“我们成功清除了T滤泡辅助细胞，这与生发中心中病毒复制降低相关，”Eichholz说。
这是首次报道清除HIV的这种组织储存库，但有一个缺点。许多细胞毒性T细胞也有一定水平的PD-1，CAR也清除了它们。HIV储存库缩小了，但没有了杀手T细胞来抑制剩余病毒，病毒水平反弹，疾病进展。导致这种免疫缺陷的CAR T细胞持续了大约三个月。
“我们意识到两件事，”Eichholz说。“我们意识到抗PD-1的CAR不是特别特异，并且CAR T细胞的持久性在治疗癌症时是我们想要的，但在这里不是。”
Eichholz旨在更新CAR T细胞以克服这一障碍。他计划在相同的HIV临床前模型中使用这些更新的抗PD-1 CAR T细胞，研究清除PD-1阳性辅助T细胞如何影响HIV储存库的动态。
“我们想尝试开发两种不同的技术，然后也将它们结合起来，”他说。
在当前项目中，Eichholz和他的团队计划开发可控且更特异的CAR T细胞。其想法是将其功能限制在更小的细胞集合（主要是T滤泡辅助细胞和其他表达PD-1的辅助T细胞）以及更短、更明确的时间范围内。目标是使窗口期足够长以清除携带HIV的T滤泡辅助细胞，但短到足以防止持续免疫缺陷。
为了缩短CAR T细胞活性的时间范围，Eichholz为抗PD-1 CAR添加了一个药物控制的开关。CAR T细胞依赖药物才能工作，因此它充当远程控制来打开或关闭它们：有药物时，CAR T细胞发挥作用；没有药物时，它们不起作用。
“想法是通过给予或停止药物，我们可以控制CAR T细胞活跃的时间，”Eichholz说。
为了使CAR T细胞对表达PD-1的辅助T细胞更具特异性（并使其忽略可能也表达PD-1的细胞毒性T细胞），Eichholz添加了一个信号回路，根据靶细胞表达的分子限制CAR T细胞将响应的细胞。
“在过去几年中，已经创建了新的CAR信号回路，基本上让细胞通过检查多个表面蛋白来选择如何响应，”Eichholz解释道。
传统的CAR T细胞一旦结合单个靶分子就会立即启动。
“这些较新的CAR回路首先检查两个不同的靶标，这有助于使它们更特异，”Eichholz说。
通过选择辅助T细胞上常见而杀手T细胞上不常见的第二种分子，Eichholz可以使更新的CAR T细胞专注于正确的T细胞群，而忽略错误的一群。最终，他希望能够将这两种方法合并，创建一种更特异且更易于调节的细胞疗法。
Eichholz说，这些新的CAR T细胞将为研究HIV储存库动态开辟新途径。短期内，新型CAR T细胞将使科学家更好地了解HIV储存库如何维持，以及免疫系统在T滤泡辅助细胞清除后如何恢复。从长远来看，Eichholz说，类似的CAR T细胞有朝一日可能成为HIV治愈联合疗法的一部分。
改进疫苗效力估计
Zhang是BBE和PHS的助理教授，他正在帮助科学家解决一些疫苗试验中缺乏随机化的问题，尤其是加强针或更新疫苗的试验。
“我们的目标是努力使科学更严谨。这主要是生物统计学家所做的事情，”他说。
一般来说，疫苗更新和加强针的试验不是随机化的。
“人们自愿来接种加强针，”Zhang说。“有些人接种得早，有些人接种得晚。也许选择接种加强针的人总体上更谨慎。如果你看到新冠发病率较低，可能归因于疫苗以外的其他因素。”
除了谁决定接种疫苗，时机也会影响疫苗保护的有效性和持久性。为了开发一种克服这种缺乏随机化的预测模型，Zhang和他的团队正在利用诊断手段的扩大范围以及所谓的“非目标终点”。
当人们接种呼吸道病毒的实验疫苗时，他们在出现症状时会接受该病毒的筛查。但今天的技术可以轻松地包括对其他呼吸道病毒的筛查。因此，参加新冠加强针试验的流鼻涕参与者可以同时接受流感、RSV和SARS-CoV-2的筛查。
例如，感染RSV对于新冠疫苗试验来说是一个“非目标终点”。RSV的发病率不应受到SARS-CoV-2疫苗接种的影响，但你可以预期戴口罩或远离人群会影响两种呼吸道感染的发病率。
“第一个目标是利用非目标终点来估计随机甚至非随机研究中疫苗效力随时间变化的持久性，”Zhang说。
在另一个目标中，Zhang将开发支持免疫桥接研究的方法。这些研究使用（经过充分验证的）免疫生物标志物作为疫苗效力的替代指标。免疫桥接研究比观察感染率等终点的疫苗试验更小、更快、更便宜。如果已经测试过的疫苗进行更新，它们很可能会被使用。
“鉴于历史试验中收集了所有数据，并且在这些新的免疫桥接研究中我们只收集生物标志物，我们想估计，如果我们继续运行这项试验，与新疫苗相关的感染风险是多少？”Zhang说。
他的模型将允许科学家估计这种风险，将疫苗的免疫原性（以及隐含的保护性）转化为更具体的数字，他说：“因此，我们可以基本上说，如果你在特定人群中实施这种新疫苗，我们对感染风险的估计置信区间是多少。”
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